Rastreamento de alvos ée a capacidade de estimar a posição de um ou mais alvos em tempos específicos, utilizando as medidas feitas por um ou mais sensores. As medidas geralmente não correspondem às posições reais do alvo, já que as mesmas são afetadas por ruído e erro sistemático (bias), ou podem fornecer informações incorretas devido à falha do respectivo sensor. As metodologias de rastreamento de alvos conhecidas são probabilísticas, no sentido de que elas têm a intenção de fornecer o valor esperado da estimativa, considerado premissas sobre o movimento do alvo e o conjunto de medidas disponível. Em algumas aplicações, no entanto, as informações sobre outros valores possíveis (ou prováveis) ée potencialmente mais útil ou pode ser usada para complementar a informação do valor esperado. Este ée particularmente o caso de aplicações de predição, onde posições futuras do alvo (ou mais especificamente, posições após a última medida) precisam ser rastreadas. A proposta deste trabalho ée prover uma abordagem possibilística em rastreamento de alvos, através do uso de dados fuzzy. Ao invés de fornecer apenas o valor esperado da estimativa, o método proposto ée capaz de prover informações sobre os valores possíveis, classificados segundo um critério de relevância. Esta informação pode ser valiosa já que a informação sobre valor esperado pode diferir consideravelmente da trajetória real sendo executada (ou que será executada) pelo alvo.

Os íons Cloreto são responsáveis por altas velocidades de corrosão das armaduras, reduzindo a vida útil das estruturas de concreto. A penetração desses íons Cloreto depende de vários fatores ligados à natureza do concreto de cobrimento e também ao meio ambiente. Os principais fatores ambientais que influenciam a penetração e movimentação dos íons Cloreto são a temperatura, a umidade relativa e o regime de chuvas e de ventos. Com o intuito de analisar a ação do micro-clima na penetração dos íons Cloreto no concreto, o presente trabalho realiza um estudo laboratorial com três regiões de exposição em quatro temperaturas distintas, verificando a concentração de Cloretos em algumas profundidades, e conclui-se com o desenvolvimento de um modelo matemático utilizando a Lógica Difusa para a determinação do Coeficiente de Difusão de Cloretos e um modelo Fractal e a 2 Lei de Fick para a determinação da concentração de Cloretos. Os resultados obtidos indicam a influência dos parâmetros ambentais estudados e apresentam boas perspectivas para a utilização da Lógica Difusa no desenvolvimento de modelos de previsão para o concreto.

O presente trabalho tem por objetivo propor uma nova arquitetura e baseada nela, projetar um circuito que funcione como um controlador baseado na lógica fuzzy tipo-2 intervalar. Neste trabalho são apresentados o projeto e a implementação dos circuitos que compõem o referido controlador, tais como: o circuito fuzificador tipo-2 intervalar (FOU); os circuitos de máximo e mínimo que são utilizados na máquina de inferência Mamdani tipo-2; os circuitos multiplicador-divisor; somador; escalonador; subtrator; mínimo e máximo que são utilizados para implementar o módulo tipo-redutor baseado no método de Wu-Mendel. E por fim, o circuito de média aritmética que é utilizado para implementar o circuito defuzificador. Todos estes circuitos foram implementados em tecnologia CMOS 0,35m da AMS - Austria Mikro Systems International AG, com tensão de alimentação de 3,3V.

A avaliação de redação de vestibular é tida como uma tarefa complexa e subjetiva. Em primeira análise, somente os humanos têm a capacidade de realizá-la. Com o advento de novas técnicas e a capacidade do ser humano de aplicar aquelas já desenvolvidas em novos problemas, é possível automatizar o processo de avaliação e valoração de redação. Para se avaliar uma redação com qualidade, os métodos e modelos empregados precisam trabalhar com vários quesitos avaliativos e seus fenômenos. Neste trabalho, propõe-se um modelo computacional, baseado em uma abordagem híbrida, para avaliar e valorar coesão, coerência e adequação ao tema em uma redação de vestibular em língua portuguesa. A proposta viabilizou o desenvolvimento do Avaliador Automático de Redação - AVAR, protótipo do sistema que implementa o modelo proposto. O AVAR utiliza a Inteligência Artificial - IA por meio do Sistema de Inferência Fuzzy - SIF para valorar cada quesito com base em um modelo matemático cujo objetivo é abstrair os elementos relevantes para o processo de atribuição da nota a redação. Esses elementos são captados por métodos que aplicam técnicas da IA Simbólica, Processamento de Língua Natural, Estatística e Representação de Conhecimento. Os resultados alcançados equiparam-se aos dos avaliadores humanos e indicam a viabilidade da aplicação do modelo e métodos ao processo de análise e valoração de redação em contextos práticos reais.

This thesis deals with the control of nonlinear systems governed by nonlinear state equations of the form =f(x)+g(x)u with state and input constraints, and subjected to model uncertainties. Classical linearization methods lead to adequate results when the model is accurate and the reference signals are well-conditioned and have low amplitude. However, this may not be the case for inputs such as large steps or when uncertainties are not to be neglected. The problem of bounds on control and state variables is tackled by using the reference governor approach which guarantees that the constraints are satisfied for a general class of input commands while stability is also assured. The main idea behind the reference governor is to manage the reference signal which is supplied to the inner loop controller in such a way that violation of the constraints is avoided. Model uncertainties are treated by using fuzzy logic adaptation features. Fuzzy blocks are used in order to approximate the nonlinear functions f(x) and g(x) that appear in the state equations. This thesis also describes some theoretical difficulties encountered in some of previous work in the field, especially when fuzzy or neural estimators are used for the estimation of the nonlinear functions. Despite the apparent success (because the tracking error seems to be tending to zero), some subtle details related to the proof of stability are pointed out. Basically, the difficulties may stem from the fact that the Lyapunov method is used assuming that the tracking error converges to zero. Moreover, an external control signal us which acts like a sliding mode control is used to guarantee stability and it assumes that the function estimates converge to their real values. Here, it is shown that making use of this previous approach the tracking error does not tend to zero when t. An explicit equation for computing the steady-state error is presented. Moreover, despite many propositions for the introduction of an external control signal us to force stability, it is verified that its use is not necessary to assure the tracking error stability if some free parameters are properly initialized. Also, it is noted that the tracking error is bounded and can be reduced through a convenient choice of design parameters. Finally it is shown that in the method presented in the previous work, the estimates of f(x) and g(x) are not required to be accurate to achieve stability. In order to solve the detected theoretical problems, this thesis proposes a new approach for the control of the considered class of nonlinear systems. It also uses fuzzy blocks as estimators for f(x) and g(x). However, the proposed structure and the control and adaptation laws, are then applied so that the tracking error converges to zero and the function estimates converge to their real values.In order to highlight the controllers properties, a nonlinear and open-loop unstable magnetic levitation system is used as an example.

Sistemas especialistas que lidam com mundos aleatórios ou condicionados por exceções são de grande utilidade quando definidos por métodos estatísticos. Seja pela melhora da segurança na predição da aleatoriedade ou pela redução das regras que tratam as exceções, estes sistemas tem atraído grande atenção de pesquisadores e da indústria (pois existem muito mais exceções possíveis do que as enumeradas explicitamente). Como um dos sistemas especialistas probabilísticos mais difundidos atualmente, as redes bayesianas representam o conhecimento na forma de grafos e tabelas e por isto são altamente intuitivas e descritivas. Apesar de sua popularidade, as redes bayesianas possuem alguns problemas conhecidos que dificultam seu uso, seja na sua modelagem ou no uso em tempo real. Esta pesquisa propõe o formalismo de um nó codificador e decodificador que visa tratar as incertezas no conhecimento (seja por problemas de definição ou aquisição) e possibilitar a conexão entre conhecimentos heterogêneos. É proposto também um formalismo para outro mecanismo de inferência, a Rede Causal Nebulosa. Além da possibilidade de uma Rede Causal Nebulosa ser usada como substituta à rede bayesiana, há a possibilidade do uso da Rede Causal Nebulosa em controle de sistemas, no lugar dos controladores nebulosos tradicionais, possibilitando assim a modelagem de controladores nebulosos mais complexos, seja pelo acréscimo de: variáveis, dependências indiretas, regras ou graus de certeza. Estas adições à rede bayesiana permitiram: Eliminar a dependência de conhecimento; com o uso do nó codificador e decodificador há a possibilidade de inserir na rede conhecimento sobre os possíveis estados que uma variável pode assumir e as funções que definem os estados. Desta forma, a necessidade do usuário conhecer a modelagem da rede é removida, pois, o usuário não precisa mais tratar o dado bruto de forma a adequá-lo a entrada da rede; melhorar o uso da rede em tempo real; a remoção do tratamento dos dados para sua adequação à interface da rede melhora o uso em tempo real; facilitar a definição de estados às variáveis da rede; o uso de codificadores permite otimizar a definição de estados que a variável pode assumir; o aprendizado das regras e das dependências nos controladores nebulosos pode ser facilitado pelo uso das redes causais nebulosas como ambiente de trabalho.

A proposta de uma metodologia para o projeto de controladores automáticos inteligente e a aplicação de tal metodologia visando o controle ativo de vibrações mecânicas, configuraram-se desde o início nos dois objetivos principais da pesquisa que resultou neste texto. O controle ativo de vibrações mecânicas seria feito através da atuação de controladores automáticos em um sistema eletromecânico proposto com base no princípio da alavanca cujo objetivo é propiciar uma significativa redução na transmissão de vibrações entre uma fundação, ou base, e uma carga útil que uma vez colocada sobre o sistema eletromecânico proposto deve ser mantida isolada de tais vibrações. O sistema eletromecânico que foi concebido é descrito e três modelos são então construídos para representá-lo. Um modelo não-linear que, por ser considerado uma representação mais fiel do sistema físico proposto, é usado durante todas as etapas de projeto de controladores como o modelo de validação. Um segundo modelo é obtido via linearização por truncamento dos termos de ordem superior da expansão em série de Taylor do modelo não-linear. Um terceiro modelo é obtido considerando-se, ao longo do processo de modelamento, certas hipóteses simplificadoras e também resulta ser um modelo linear. Pelas facilidades vastamente conhecidas em se trabalhar com sistemas lineares, os dois modelos lineares são utilizados como modelos de projeto para obtenção e análises de controladores que são posteriormente validados utilizando-se o modelo não linear. Desta forma, após uma breve descrição das metodologias envolvidas, controladores robustos do tipo LQG/LTR e controladores nebulosos são projetados utilizando-se ambos os modelos lineares e em seguida submetidos a testes de validação através de simulações computacionais que utilizam o modelo não-linear. Por fim, com base em algumas metodologias oportunamente apresentadas, a proposta de uma arquitetura de controle para fusão de múltiplos controladores através de supervisão hierárquica inteligente é apresentada e um controlador hierárquico inteligente é projetado de maneira a efetuar a fusão dos sinais gerados por um controlador LQG/LTR e um controlador nebuloso. A proposta do sistema eletromecânico para isolamento de vibrações, a obtenção dos modelos, os projetos e análises dos controladores robustos e nebulosos, além de conclusões a respeito da validade das simplificações no processo de obtenção do modelo para fins de projeto, somam-se a própria proposta da arquitetura baseada em supervisão inteligente para fusão de controladores no sentido de compor a modesta contribuição que se espera este texto possa trazer a futuras pesquisas nestas áreas.

Este trabalho dedicou-se ao estudo da síntese automática de processadores nebulosos dedicados. Inicialmente foi desenvolvido um conjunto de relações para a síntese de retas no domínio digital. O objetivo destas relações foi estabelecer quais as operações envolvidos na síntese de uma reta, para funções com um número genérico de bits. Com base nestas relações, foi proposto um gerador de funções de pertinência. Dois exemplos de geradores de função de pertinência foram desenvolvidos para ilustrar o emprego da arquitetura. Estas unidades foram codificadas em VHDL para simulação da estrutura e validação da proposta. Finalmente, a arquitetura é a flexibilidade quanto às dimensões do processador: as portas de comunicação e as funções de pertinência podem ter o seu tamanho definido no momento da síntese. Para ilustrar a possibilidade de implementação da proposta, uma aplicação específica de controlador foi codificada em VHDL. Esta descrição foi simulada e sintetizada em diferentes condições de implementação por ferramentas comerciais.

Neste trabalho estuda-se a idéia de utilizar a lógica fuzzy no controle de tráfego gerado pelo serviço ABR (Available Bit Rate), proposto pelo Forum ATM. Neste tipo de controle, uma taxa explícita é calculada pelo comutador ATM e enviada de volta para a fonte através das células RM (Resource Management). Este cálculo é baseado na ocupação do fubber e no crescimento dessa ocupação utilizando um conjunto de regras lingüísticas. Utiliza-se um simulador de rede para implementar o algoritmo e são feitas várias séries de simulações. O algoritmo fuzzy apresenta melhor desempenho em relação ao tempo de transferência das células entre a fonte e o destino a partir de um determinado tamanho de buffer.

Esta dissertação objetiva estudar a estabilidade de sistemas com controladores nebulosos. A característica de saída desta classe de controladores é não linear, sendo, portanto, necessário lançar mão de métodos para análise de estabilidade para sistemas não lineares.O critério de Popov é um método de análise de estabilidade para sistemas não lineares, de aplicação prática mais simples, por utilizar análise gráfica (interpretação geométrica), sendo o método utilizado neste trabalho.Neste trabalho, há o interesse de se aplicar esse critério a sistemas que utilizam controladores nebulosos com implicação Mamdani, por ser esta, a implicação mais importante conhecida na literatura.Para controladores nebulosos com uma entrada e uma saída, apresenta-se um método de análise para a obtenção do valor da inclinação máxima da característica não linear de saída, sem a necessidade, porém, de se gerar essa característica por completo.Para sistemas que possuem um controlador nebuloso com duas variáveis de entrada e uma variável de saída, resultando numa superfície, como característica não linear de saída. Utilizando manipulações matemáticas e gráficas, nas equações de estado do sistema a controlar, e na característica não linear de saída do CN, pode-se aplicar o critério de Popov a sistemas com esta configuração.